Метаматериал для эффективного поглощения широкого спектра излучений

Источник: mit.edu

Специалисты Массачусетского технологического института (США) Николас Фанг, Брит и Алекс Д'Арбеллоф разработали новый метаматериал, способный поглощать световые волны с эффективностью 95%. При этом оригинальная «пилообразная» архитектура позволяет работать с широким спектром излучений. Тонкопленочные структуры, рассчитанные на полное поглощение фотонов, представляются довольно часто. Но большинство из них рассчитаны на излучение с ограниченной длиной волны, падающее под определенным углом. Материал, созданный в МИТ, может захватывать волны практически всего видимого спектра, с любым углом падения.

По словам Николаса Фанга, система работает аналогично улитке внутреннего уха человека. Звуки различных частот фиксируются разными участками улитки, расположенными вдоль ее сужающейся структуры. Таким образом, звуковые колебания вначале разделяются, а затем объединяются для анализа. Метаматериал реагирует на свет по такому же принципу — волны разной длины поглощаются на разных уровнях конических выступов. Выступы получаются путем травления «пирога», состоящего из чередующихся слоев металла и изоляции. При этом может использоваться стандартное оборудование, применяемое в производстве фотоэлектрических элементов. Реакция диэлектрика на поляризованный свет может меняться при помощи приложенного к материалу электрического поля.

Стоит отметить, что данные о потенциальной эффективности материала были получены командой МИТ во время компьютерного моделирования. В настоящее время ученые работают над лабораторными экспериментами, чтобы подтвердить свои выводы. По мнению Николаса Фанга, разработка может использоваться не только для поглощения света (датчики, солнечные элементы), но и для испускания фотонов. На основе метаматериала могут быть построены осветительные приборы с высоким КПД, устройства для излучения инфракрасного света, электромагнитных волн (СВЧ, ТГц частоты).